外系电工技术实验报告模板.docx
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外系电工技术实验报告模板
湖北理工学院
电气与电子信息工程学院
实验报告
课程名称:
《电工学》电工技术
课程教师黄红霞
专业名称:
班级:
学 号:
姓名:
实验一基尔霍夫定律的验证
实验名称:
__________________________同组人:
________________
实验时间:
________________实验地点:
__________________指导老师:
_________________
一、实验目的
1.验证基尔霍夫定律的正确性,加深对基尔霍夫定律的理解。
2.学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。
二、实验主要仪器与设备
GDDS实验装置
DGJ实验装置
序号
名称
型号与规格
数量
备注
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳
压电源
2
1
直流稳
压电源
+6V、+12V
切换
22
2
直流电压表
JDV-21
1
2
直流可调稳压电源
0~30V
1
3
直流毫安表
JDA-21
1
3
直流数字电压表
1
4
变阻箱
或固定电阻
1KΩ或
D01
1
4
直流数字毫安表
1
5
直流电路实验单元
D02
1
5
DGJ-03实验线路板
1
DGJ-03
6
DGJ-05电阻箱
1
DGJ-05
三、实验原理
基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压,应能分别满足基尔霍夫定律和电压定律。
即对电路中的任一个节点而言,应有
∑I=0;对任何一个闭合回路而言,应有∑U=0。
运用上述定律必须注意电流的正方向,此方向可预先任意设定。
四、实验内容
图2-2DGJ实验台实验线路图
1.实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,如上图中的I1、I2、I3所示。
2.分别将两路直流稳压电源接入电路(DGJ实验台,一路如E1为+6V,+12V切换电源,另一路如E2为0~30V可调直流稳压源),令E1=10V,E2=5V。
3.熟悉电流插头的结构,将电流插头的两端接至直流毫安表的“+”、“—”两端。
4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中,记录电流值。
5.用直流电压表分别测量电源及电阻元件上的电压值,记录电压值。
并完成下表。
被测量
I1(mA)
I3
(mA)
I3
(mA)
E1
(V)
E2
(V)
UFA
(V)
UAB
(V)
UAD
(V)
UCD
(V)
UDE
(V)
计算值
测量值
相对误差
七、实验小结
成绩:
教师签名:
年月日
实验二 电源的等效变换
实验名称:
__________________________同组人:
________________
实验时间:
________________实验地点:
__________________指导老师:
_________________
一、实验目的
1、验证电压源与电流源等效变换的条件。
2、掌握电源外特性的测试方法。
二、实验主要仪器与设备
GDDS实验装置
DGJ实验装置
序号
名称
型号与规格
数量
备注
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳
压电源
2
1
直流稳
压电源
+6V、+12V
切换
1
2
直流电压表
JDV-21
1
2
直流可调恒流源
0~200mA
1
3
直流毫安表
JDA-21
1
3
直流数字电压表
1
4
变阻箱
D01
1
4
直流数字毫安表
1
5
直流电路实验单元
D02
5
可调电阻箱
0~99999.9
1
DGJ-05
6
电阻器
100Ω、
1KΩ、200Ω
6
电阻器
100Ω、1KΩ、200Ω
DGJ-05
三、实验原理
一个实际的电源,就其外部特性而言,既可以看成是一个电压源,又可看成是一个电流源。
若视为电压源,则可用一个理想的电压源ES与一个电阻R0相串联的组合来表示;若视为电流源,则可用一个理想电流源IS与一电导G0相并联来表示。
若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压,则称这两个电源是等效的,即具有同样的外特性。
+
-
R0
测电流插座
+
ES右铭6V
-
四、实验内容
(A)(B)
图3-1实验线路图
1、按图3-1接线,首先让R0=1KΩ,读取A图两表的读数,记录数据。
然后调节B图中的恒流源IS(取R’0=R0),令两表的读数与A图的数值相等,记录IS之值。
再改变RL的值,重复前面操作,完成下表。
图A测试数据如下:
RL(Ω)
0
200
400
600
800
1000
2000
∞
I(mA)
U(V)
R0=1KΩ
Is
2、图B测试数据如下:
RL(Ω)
0
200
400
600
800
1000
2000
∞
I(mA)
U(V)
R0=1kΩ
Is
六、实验小结
成绩:
教师签名:
年月日
实验三 叠加原理的验证
实验名称:
__________________________同组人:
________________
实验时间:
________________实验地点:
__________________指导老师:
_________________
一、实验目的
验证线性电路叠加原理的正确性,从而加深对线性电路的叠加性的认识和理解。
二、实验主要仪器与设备
GDDS实验装置
DGJ实验装置
序号
名称
型号与规格
数量
备注
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳
压电源
2
1
直流稳
压电源
+6V、+12V
切换
1
2
直流电压表
JDV-21
1
2
直流可调稳压电源
0~30V
1
3
直流毫安表
JDA-21
1
3
直流数字电压表
1
4
变阻箱
或固定电阻
1KΩ
或D01
1
4
直流数字毫安表
1
5
直流电路实验单元
D02
DGJ-03实验线路板
1
DGJ-03
DGJ-05电阻箱
1
DGJ-05
三、实验原理
在有几个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
四、实验内容
图4-2DGJ实验台实验线路图
1.实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,如上图中的I1、I2、I3所示。
2.分别将两路直流稳压电源接入电路,令E1=10V,E2=5V。
3.令E1电源单独作用时(将开关S1投向E1侧,开关S2投向短路侧)用直流电压表和毫安表(接电流插头)测量各支路电流及各电阻元件两端电压,数据记入表格中。
4.令E2电源单独作用时(将开关S1投向短路侧,开关S2投向E2侧)重复实验步骤3的测量和记录。
5.令E1和E2共同作用时(开关S1和S2分别投向E1和E2侧),重复上述的测量和记录。
6.将E2的数值调至10V,重复上述实验步骤4的测量并记录。
测量值
E1
(V)
E2
(V)
I1
(mA)
I2
(mA)
I3
(mA)
UAB
(V)
UCD
(V)
UAD
(V)
UDE
(V)
UFA
(V)
E1单独作用
E2单独作用
E1、E2共同作用
五、实验小结
成绩:
教师签名:
年月日
实验四戴维宁定理的验证
实验名称:
__________________________同组人:
________________
实验时间:
________________实验地点:
__________________指导老师:
_________________
—、实验目的
1、通过实验验证并加深理解戴维宁定理.
2、加深对等效电路概念的理解.
3、学习测量有源一端口网络开路电压和等效电阻.
4、学会使用直流稳流电源。
5、进一步学习常用直流仪器仪表的使用方法。
二、实验主要仪器与设备
表5-1实验仪器及设备表
GDDS实验装置
DGJ实验装置
序号
名称
型号
与规格
数量
备注
序号
名称
型号
与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
0~25V
1
1
直流稳压电源
0~30V
1
2
直流稳流电源
0~200mA
1
2
直流稳流电源
0~200mA
1
3
直流电压表
JDV-21
1
3
直流数字电压表
1
4
直流电流表
JDA-21
1
4
直流数字电流表
1
5
万用表
1
5
万用表
1
6
电阻箱
1
D01
6
电阻箱
0~9999.9Ω
1
DGJ-05
7
直流电路实验单元
1
D02
7
电位器
1KΩ/1W
1
DGJ-05
8
戴维宁定理实验电路板
1
DGJ-05
三、实验原理
对于复杂电路,有时并不需求对全部支路进行求解,而只需求某一支路(或某元件)上的电流或电压.如果把这一支路(或元件)作为外电路,应用戴维宁定理(或诺顿定理)把其余电路用等效电源代替后求解,就比较简单了。
1、戴维宁定理
戴维宁定理指出,任何一个线性含源一端口网络,对外电路来说,可以用一条含源支路(等效电压源)来等效代替,该含源支路的电压源电压等于含源一端口网络的开路电压Uoc,其电阻等于含源一端口网络化成无源网络(电压源短接,电流源断开)后的的入端电阻Ro。
诺顿定理的内容是:
任何一个线性含源一端口网络,对外电路来说,可以用一个电阻和一个电流源并联组合来等效替代,并联电阻等于该含源一端口网络的入端电阻Ro,电流源的电流则等于含源一端口网络的短路电流Isc。
根据戴维宁定理和诺顿定理,对任何一个线性含源一端口网络,如图5-1(a)所示,可以用图5-1(b)或图5-1(c)所示电路代替。
其等效条件是:
Uoc是含源一端口网络A、B两端的开路电压;Isc是含源一端口网络A、B两端短路后的短路电流,Ro是把含源一端口网络化成无源网络后的入端电阻。
戴维宁定理和诺顿定理统称为等效发电机定理。
(a)含源一端口网络
2、线性含源一端口网络开路电压的测量
(1)直接测量法
当含源一端口网络等效的入端电阻与电压表内阻相比可以忽略不计时,可以直接用电压表测量其开路电压Uoc。
(2零示法
当含源一端口网络等效的入端电阻与电压表内阻置相比不可忽略时,如果用电压表直接测量开路电压,必然影响被侧电路的原工作状态,使测得的电压与实际值间有较大误差。
为了消除电压表内阻的影响,可以采用零示法,
如图5-2所示。
零示法原理是用一低内阻的直流稳压电源与被测含源一端口网络NS相比较,当直流稳压电源与含源一端口网络NS的开路电压相等时,电压表的读数将为“0”,然后将电路断开,测量此时直流稳压电源的输出电压,即为被测含源一端口网络NS的开路电压。
3、一端口网络入端电阻Ro的实验测量
可以通过以下几种方法求出:
(1)把有源一端口网络除源后,通过计算求无源网络的人端电阻。
所谓“除源”即一端口网络中所有恒流源开路,所有恒压源用短路代替。
(2)在有源一端口网络可以除源的情况下,直接用万用表的欧姆档测量除源后的无源网络的入端电阻。
(3)在有源一端口网络允许短路的情况下,用电流表测量网络的短路电流Isc.再测量有源一端口网络的开路电压Uoc,则
(4)分别测量有源一端口网络的开路电压Uoc和外电路的端电压UL,由图5—3,若已知外电路电阻RL的阻值,就可以计算出一端口网络的人端电阻RO。
四、实验内容
1、按图5-4(a)或图5-5(a)接线,改变负载电阻RL,测量出UL和IL的数值,特别注意要测出R=O及R=∞时的电压和电流,并记录在表5-2中。
表5-2有源二端网络的外特性
RL(Ω)
0
∞
UL(V)
IL(mA)
2、测定等效电路的UOC、Isc和RO
(1)方法之一:
开路电压、短路电流法
UOC(V)
Isc(mA)
(Ω)
表5-3含源一端口网络等效的入端电阻
(2)方法之二:
伏安法或直接用万用表测量
将电流源去掉(开路),电压源去掉,然后用一根导线代替它(短路),再将负载电阻开路,用伏安法或直接用万用表电阻档测量AB两点间的电阻Ro,读电阻即为网络的入端电阻。
3、验证戴维宁定理
选择或调节电阻箱的电阻(DGJ实验装置用一只1KΩ/1W的电位器),使其等于Ro,然后将稳压电源输出电压调到UOC(步骤1时所得的开路电压)与Ro串联如图5-4(b)或图5-5(b)所示,重复测量UL和IL的关系曲线,对戴维宁定理进行验证。
表5-4验证戴维宁定理测试数据
RL(Ω)
0
∞
UL(V)
IL(mA)
五、实验小结
成绩:
教师签名:
年月日
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